Ученые обнаружили следы промышленного цинка в нетронутой прежде южной части Тихого океана
Даже самый отдаленный океан оказался загрязнен цинком антропогенного происхождения. Обширный и безлюдный юг Тихого океана, который долгое время считался нетронутой природной зоной, на самом деле не так чист, как принято думать. Это выяснили исследователи из ETH Zurich и Центра океанических исследований GEOMAR в Киле, опубликовавшие новое исследование. Ученые доказали, что цинк, выбрасываемый в атмосферу при сгорании ископаемого топлива и в результате промышленных выбросов, достиг самых удаленных уголков Мирового океана и теперь встречается в этих водах гораздо чаще, чем цинк из природных источников.
Как заявил ведущий автор исследования Таль Бен Альтабет, постдокторант в группе профессора Дерека Вэнса, нетронутой природы больше не существует даже в южной части Тихого океана, которая находится так далеко от ближайшей цивилизации, как космонавты на Международной космической станции. Цинк и другие металлы попадают в атмосферу при сжигании ископаемого топлива, угля и при выплавке металлов. Эти выброшенные металлы присоединяются к мельчайшим аэрозольным частицам в воздухе, которые способны преодолевать тысячи километров, прежде чем осесть на поверхность открытого океана. Таким образом, атмосферные аэрозоли переносят металлы из промышленных зон даже в самые удаленные моря.
Цинк и такие микроэлементы, как железо и медь, жизненно необходимы морским обитателям, особенно микроскопическим морским водорослям — фитопланктону. Фитопланктон использует цинк для фотосинтеза, в ходе которого поглощает углекислый газ, производит органическое вещество и кислород, играя центральную роль в регуляции климата Земли. В последние годы ученые начали измерять не только концентрацию микроэлементов в морской воде, но и их изотопный состав. Изотопы — это разновидности одного элемента с разным весом, а их соотношение образует химический «отпечаток пальца». Океанический цинк относительно обогащен более тяжелыми изотопами (например, Zn-66), тогда как антропогенные выбросы обычно обогащены более легкими изотопами (например, Zn-64).
За последние десять лет морские геохимики изучали необычный изотопный «отпечаток» в верхних слоях океана. Некоторые исследователи приписывали эти аномалии естественным процессам, таким как адсорбция цинка на частицах в морской воде. Однако недавно другие заподозрили, что аномалии отражают поступление цинка из антропогенных источников, доставляемого атмосферными аэрозолями. Чтобы разрешить этот вопрос, группа под руководством Бен Альтабета исследовала один из самых удаленных морских регионов Земли — южную часть Тихого океана. Обнаружение там «отпечатка» цинка от антропогенных выбросов должно было подчеркнуть масштаб распространения загрязнения.
Команда применила новый подход: вместо анализа только растворенного в морской воде цинка они также исследовали изотопный состав цинка в частицах, находящихся в морской воде, и в аэрозолях из атмосферы. Для лучшего определения источников антропогенных выбросов ученые также измерили изотопный состав свинца — установленного индикатора загрязнения окружающей среды. Результаты исследования были однозначными: исследователи обнаружили, что цинк из антропогенных выбросов, доставляемый аэрозолями, является доминирующим источником цинка в верхнем слое южной части Тихого океана. Напротив, следы цинка из природных источников были почти необнаружимы. По словам Бен Альтабета, практически весь цинк в частицах из верхних слоев южной части Тихого океана имеет неестественное происхождение. Эти результаты показывают, что даже элементы, которые ранее считались незатронутыми деятельностью человека, теперь находятся под влиянием промышленного загрязнения, достигшего самых отдаленных частей открытого океана.
Естественно, самый верхний слой океана относительно беден цинком и другими микроэлементами, поскольку они потребляются фитопланктоном. Чтобы фитопланктон процветал, эти микронутриенты должны присутствовать в морской воде в правильных пропорциях. Исследователи предполагают, что продолжающийся рост антропогенных выбросов металлов может нарушить этот хрупкий питательный баланс. Однако трудно предсказать, как именно фитопланктон отреагирует на это. Если в океан будет поступать все больше дополнительных металлов, таких как цинк, железо, медь и кадмий (все они накапливаются в морской воде из-за деятельности человека), доступность питательных веществ может измениться, что потенциально повлияет на всю морскую пищевую цепочку. Теперь исследователи планируют провести дальнейшие исследования, чтобы выяснить изотопный состав цинка и других биологически важных металлов, таких как железо и медь, в морских частицах из других регионов океана. По словам Бен Альтабета, только изучая различные морские системы, можно будет понять поведение микроэлементов во всем океане и то, как морские организмы реагируют на изменения баланса питательных веществ.
Исследование в журнале Communications Earth & Environment.